Урок Межзвёздная среда

Урок Межзвёздная среда

I. Цель урока: дать представление учащимся о составных частях нашей Галактики - межзвездной пыли и ГМО. Кругооборот вещества в галактике.

II. Основная воспитательная идея: формирование фундаментальных астрономических понятий о космических объектах – межзвездной среде и туманностях как объектах познания астрономии и о космических процессах образования звезд и звездных систем.

III. Комплексные задачи урока:
1. Доминирующие образовательные задачи.

Знакомство с основными классами туманностей: гигантскими молекулярными облаками (ГМО); диффузными туманностями, темными туманностями и глобулами. Формирование понятий «состав Галактики». В состав Галактики входят звезды, звездные скопления, туманности, межзвездный газ и пыль. В пространстве между звездами есть очень разреженная диффузная материя (преимущественно водород), магнитные и гравитационные поля. Межзвездное пространство пронизывают потоки космических лучей и электромагнитное излучение.

2. Доминирующие воспитательные задачи.

       Формирование научного мировоззрения:

в ходе знакомства с физической природой звезд и звездных систем, туманностей и космической среды; при изучении материала об образовании звезд и звездных систем как одного из проявлений космических космогонических процессов: образование звезд из межзвездной среды, образование планет и Земли из «вторичного» звездного материала после вспышек сверхновых звезд; при изучении космических процессов формирования звезд и звездных систем: образование звезд при прохождением ГМО сквозь волну плотности в Галактике (спиральную ветвь).

3. Доминирующие задачи развития.

Формирование умений анализировать информацию, схемы,  объяснять свойства космических объектов на основе важнейших физических теорий, использовать обобщенные планы изучения космических объектов, космических процессов и космических явлений, делать выводы.

IV. Тип урока: комбинированный (смешанный).

V. Учебное оборудование: Планетарий (фотографии и иллюстрации, модели астрономических объектов), презентация учащихся «Туманности». Раздаточный материал каждому учащемуся.

VI. Межпредметные связи: физика (спектральный анализ, излучение термоядерный синтез, скорость света, элементарные частицы), обществоведение (материальность мира и его познаваемость, основные формы существования материи, движение материи), биология (познание сущности жизни на клеточном и молекулярном уровнях).

VII. План урока:

Этапы урока	Содержание	Методы изложения	Время, мин
1	Актуализация астрономических знаний.	Беседа учителя	1
2	Изложение нового материала: Состав нашей Галактики. Космическая среда, ГМО и туманности. Диаграмма энергетических уровней атома водорода и  переходы, соответствующие различным спектральным сериям. Излучение водорода в нашей Галактике.	Беседа учителя	6
3	Показ презентации «Туманности»	Сообщение учащихся	10
4	Обсуждение презентации. Ответы на контрольные вопросы	Самостоятельное решение задач и контрольных вопросов	10
5	Тест	Решение теста	10
6	Подведение итогов урока. Домашнее задание	4

VIII. Задание на дом: по материалу учебников:

: изучить §§ 28, вопросы к параграфу. , : изучить §§  30 (1, 2, 3),  вопросы к параграфу.

IX. Методические указания.

Учащиеся в процессе урока должны познакомиться с развернутым определением «галактика».

Необходимо подчеркнуть недостаточность определения Галактики как звездной системы (или «звездного острова»), поскольку в состав Галактики входят не только звезды. Следует заметить, что центр Галактики, скрытый непрозрачными пылевыми облаками и доступный наблюдениям в инфракрасном, радио-, рентгеновском и гамма-диапазонах, представляет собой одну из самых загадочных и при этом достаточно близких от нас областей Вселенной. В настоящее время путем анализа движения ближайших звезд доказано, что в центре Галактики находится черная дыра.

Учащиеся в процессе урока должны научиться отличать диффузные туманности от планетарных туманностей, различать темные туманности и глобулы.

Раздаточный материал для учащихся

       В состав нашей Галактики входят не только звезды. Основная масса межзвездной среды приходится на разреженный газ.

Диаграмма энергетических уровней атома водорода и  переходы, соответствующие различным спектральным сериям.

       Изолированные атомы в виде разреженного газа испускают спектр, состоящий из отдельных спектральных линий – линейчатый спектр. Диффузные туманности имеют эмиссионные спектры с линиями излучения. У ярких туманностей бывает слабый непрерывный спектр.

Какие линии выделяются? Наиболее яркими являются линии водорода Нα и Нβ.

Около туманностей всегда можно найти звезду спектрального класса О или В, обладающую мощным ультрафиолетовым изучением с температурой около 20000-30000К. Она и является причиной свечения диффузной туманности. Поглощенная атомом туманности энергия ультрафиолетового кванта звезды большей частью идет на ионизацию атома. Атомы туманности переизлучают в менее энергичных квантах видимого диапазона.

Газ в межзвездной среде может быть либо ионизован, либо нейтрален. Первые области называют областями Н II, вторые – областями Н I.

Пространство между звездами заполнено разреженным веществом (пыль, газ), излучением и магнитным полем. В межзвездной среде открыты огромные холодные области (молекулярные облака) с температурой 5–50 К и очень горячий газ с температурой 106 К – корональный газ. По температуре и плотности межзвездные облака делят на четыре разных типа.

Среди молекулярных облаков выделяются гигантские молекулярные облака с массами 105–106 Мќ. Температура таких облаков от 5 до 30 К. В галактическом диске более 6000 таких облаков, и в них содержится 90 % всего молекулярного газа. Гигантские молекулярные облака связаны с очагами звездообразования.

Параметры составляющих межзвездной среды

Название объектов	Температура Т, К	Концентрация атомов и молекул n, см -3
Планетарные туманности	10000 К–20000 К	103–106
Диффузные туманности, области ионизованного водорода Н II	10000 К	1–100
Облака  Н I, области неионизованного  водорода	80	10
Темные облака	10–100 К	102–104
Молекулярные облака	5 – 30 К	400– 106
Глобулы	10–30 К	103–106

Источники пыли в Галактике	Интенсивность сброса пыли в Галактику в год
Красные гиганты	3∙10–3Мќ
Взрывы новых	2∙10–3Мќ
Взрывы сверхновых	3∙10–3Мќ
Протозвезды	0,2∙10–3Мќ
Планетарные туманности	0,4∙10–3Мќ
Звезды типа WR	0,01∙10–3Мќ

Тест к уроку «Межзвездная пыль и ГМО. Кругооборот вещества в галактик». Вариант № 1

1. Галактика – это:

а) система из 200 миллиардов звезд, межзвездной пыли, туманностей, звездных скоплений,  и других космических тел, космических лучей и полей;

б) скопление звезд на Млечном Пути;

в) другое название Солнечной системы;

г) другое название Вселенной.

2. Диффузные туманности:

а) имеют непрерывный спектр с яркими линиями поглощения;

       б) имеют эмиссионный спектр с линиями излучения.

3. Причина свечения диффузной туманности:

       а) красный сверхгигант с температурой фотосферы 3000 К;

б) звезда главной последовательности спектрального класса G с температурой около 6000 К (типа Солнца);

       в) голубой сверхгигант спектрального класса О или В.

4. Наиболее массивными объектами межзвездной среды являются:

       а) планетарные туманности;

       б) гигантские молекулярные облака;

       в) глобулы.

5. Наиболее холодными объектами межзвездной среды являются:

       а) облака  Н I, области неионизованного  водорода;

       б) облака  Н II, области ионизованного  водорода (диффузные туманности);

       в) глобулы.

6. Источниками наиболее интенсивного сбора пыли в Галактику являются:

       а) сверхновые звезды и красные гиганты;

       б) планетарные туманности;

       в) вспышки новых звезд.

7.  Какие линии излучения водорода, как правило,  являются наиболее яркими в эмиссионных спектрах ярких туманностей:

       а) Наиболее яркими являются линии водорода Нδ  (λ = 410 нм) и Нγ (λ = 434 нм).

       б) Наиболее яркими являются линии водорода Нα  (λ = 652 нм) и Нβ (λ = 486 нм).

в) Наиболее яркими являются линии водорода Нα  (λ = 652 нм) и Нγ (λ = 434 нм).

8. Подпишите на схеме, как происходит кругооборот вещества в Галактике.

Тест к уроку «Межзвездная пыль и ГМО. Кругооборот вещества в галактик». Вариант № 2.

1. Галактика – это:

а) система из 200 миллиардов звезд, звездных скоплений, туманностей, межзвездного газа и пыли. В пространстве между звездами есть очень разреженная диффузная материя (преимущественно водород), магнитные и гравитационные поля. Межзвездное пространство пронизывают потоки космических лучей и электромагнитное излучение;

б) название Вселенной;

В) скопление звезд на Млечном Пути;

в) другое название Солнечной системы;

2. Планетарные туманности:

а) имеют непрерывный спектр с яркими линиями поглощения;

       б) имеют эмиссионный спектр с линиями излучения.

3. Причина свечения планетарной туманности:

       а) красный сверхгигант с температурой фотосферы 3000 К, окруженный яркой, стационарной газовой оболочкой;

б) Звезда относится к типу RV Тельца и планетарная туманность – это оболочка, которую звезда сбрасывает с себя;

       в) Звезда теряет массу в виде солнечного ветра, имеющего скорость до 30км/с.

г) причиной может быть один из перечисленных пунктов.

4. Наиболее массивными объектами межзвездной среды являются:

       а) планетарные туманности;

       б) гигантские молекулярные облака;

       в) глобулы.

5. Наиболее холодными объектами межзвездной среды являются:

       а) облака  Н I, области неионизованного  водорода;

       б) облака  Н II, области ионизованного  водорода (диффузные туманности);

       в) глобулы.

6. Источниками наиболее интенсивного сбора пыли в Галактику являются:

       а) сверхновые звезды и красные гиганты;

       б) планетарные туманности;

       в) вспышки новых звезд.

7.  Какие линии излучения водорода, как правило,  являются наиболее яркими в эмиссионных спектрах ярких туманностей:

       а) Наиболее яркими являются линии водорода Нδ  (λ = 410 нм) и Нγ (λ = 434 нм).

       б) Наиболее яркими являются линии водорода Нα  (λ = 652 нм) и Нγ (λ = 434 нм).

в) Наиболее яркими являются линии водорода Нα  (λ = 652 нм) и Нβ (λ = 486 нм).

8. Подпишите на схеме, как происходит кругооборот вещества в Галактике.

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8
№ 1	а	а	в	б	в	а	б	Ответ на рисунке
№ 2	а	б	г	б	в	а	в	Ответ на рисунке